К вопросу выбора типа опорного отражателя

Тип искусственного отражателя	Преимущества	Недостатки
Боковой цилиндрический  отражатель	- наиболее простой с точки зрения технологии изготовления; - одно и то же отверстие используют для настройки преобразователей как поперечных, так и продольных волн с различными углами ввода; - имеет ограниченный размер в плоскости падения УЗ луча и поэтому отражает характер взаимодействия с компактными несплошностями в изделиях точнее, чем отражателя типа плоскость или двугранный угол	- во избежание влияния боковых стенок и нижней поверхности СОП на амплитуду эхосигнала нужно, чтобы эти поверхности находились от акустической оси на расстоянии не менее полуширины пучка; - в ближней зоне могут сказаться неравномерности акустического поля; - АРД (AVG)-диаграммы обычно не “привязаны” к боковому цилиндрическому отражателю
Цилиндрическое отверстие с плоским дном	- лучше других искусственных отражателей имитирует компактную плоскостную несплошность; - является основным типом отражателя в АРД (AVG)-диаграммах; - используется в большинстве российских нормативно-технических документов на УЗК металлоконструкций	- ставит достаточно жесткие требования к допускам на изготовление, особенно на отклонение плоского дна от нормали к акустической оси; - может применяться для настройки ПЭП со строго определенным углом ввода; - в ближней зоне могут сказаться неравномерности акустического поля
Плоскость	- при наличии плоско-параллельных поверхностей и контроле прямым совмещенным ПЭП не требует специального изготовления; - кривая донного сигнала, то есть, плоскости (¥), всегда имеется на АРД (AVG)-диаграммах	- практически не используется для наклонных ПЭП, так как должна быть строго нормальна к акустической оси
Двугранный угол	- при углах падения» 35° - 55° двугранный угол отражает поперечную волну как плоскость, следовательно, может использоваться с кривой “¥” на АРД (AVG)-диаграммах; - детали в процессе изготовления обычно имеют двугранные углы, поэтому не требуется специального изготовления отражателя	- двугранный угол должен быть строго 90°, поверхности отражения должны быть гладкими; - не применим для продольной волны и углов падения поперечной волны за пределами 35° - 55°

 

При контроле цилиндрических заготовок достаточно большого диаметра с осевым отверстием (типа валов) в качестве опорного от­ражателя используют поверхность внутреннего цилиндрического от­верстия. Эхосигналы от поверхности отверстия и от плоскости будут отличаться тем больше, чем меньше диаметр отверстия и чем больше толщина стенки цилиндра. Поправку, на которую необходимо уменьшить усиление, уста­новленное по отражению от отверстия, можно определить по формуле (8.8) или с помощью номограммы (рис. 8.20). Полученное таким путем уси­ление определяет уровень отражения от плоскости.

 

                                        (8.8)

Рис. 8.19. Настройка чувствительности с применением АРД-диаграммы

 

При использовании донной поверхности в качестве опорного отра­жателя для прямых ПЭП, к ее шероховатости не ставят слишком жесткие требования. Шероховатость не оказывает заметного влияния на амплитуду донного эхоимпульса до тех пор, пока высота неров­ностей не становится соизмеримой с длиной волны. С другой сторо­ны, донный сигнал весьма критичен к непараллельности поверхностей ввода и донной. Поэтому для настройки необходимо использовать та­кие участки, где поверхности строго параллельны.

Отражение от донной поверхности сплошного цилиндра можно использовать как отражение от плоскости, если диаметр цилиндра составляет не менее 3,7 длины ближней зоны применяемого ПЭП (в том числе и для ПЭП, непритертых к поверхности цилиндра).

Рис. 8.20. Номограмма для учета влияния кривизны донной поверхности

 

Дефектоскоп настраивают по той глубине, для которой необхо­дима максимальная чувствительность в зоне контроля. Как правило, эта глубина соответствует максимальной глубине контролируемой зоны или толщине контролируемого изделия. Исключение может быть при контроле изделий небольшой толщины, например, раздельно-совмещенным преобразователем, когда из АРД-диаграммы видно, что для подповерхностной зоны требуется более высокая чувствительность, чем для полной толщины.

Дефектоскопом измеряют уровень опорного эхосигнала A _ои. Полученное усиление изменяют на величину D _р. Для изделий без за­тухания полученное значение

                                                       (8.9)

определяет заданный уровень чувствительности.

Если материал изделия имеет коэффициент затухания d _и, кото­рый приводит к ослаблению звука на 2 дБ или более на полной толщине, то находят поправку на затухание (индекс з – затухание)

                                        (8.10)

где d _о - коэффициент затухания в образце или изделии, в котором получен опорный эхосигнал.

 Очевидно, что при r _н = r _о, d _о = d _и,   D з = 0 и корректировки настройки не требуется. Определяют

                                                   (8.11)

При этом D з необходимо взять со знаком, полученным по формуле 8.10. Настройка дефектоскопа с учетом затухания

                                       (8.12)

 

 

Для дефектоскопа, аттенюатор которого градуирован в отрицательных децибелах, можно применить общую формулу:

             (8.13-1)

 

 

Если аттенюатор дефектоскопа градуирован в положительных децибелах, та же формула имеет вид:

         (8.13-2)

 

Примечание: В дефектоскопах зарубежного производства аттенюатор проградуирован в отрицательных децибелах, то есть численная величина отсчета в дБ пропорциональна вводимому с помощью аттенюатора коэффициенту усиления. Это означает, что максимальному сигналу соответствует минимальный отсчет в дБ.
8.4.2.3. Определение эквивалентных размеров несплошностей

Эта операция основывается на сравнении амплитуд двух эхоимпульсов. Сравнивают эхоимпульс от неизвестного отражателя с эхо-имлульсом от известного или опорного отражателя. Неизвестным отра­жателем является обнаруженная несплошность. Опорными служат те же отра­жатели, которые использовались при настройке чувствительности.

С помощью кривых на АРД-диаграмме можно определить раз­ность (в дБ) между эхоимпульсами от двух отражателей любых раз­меров, расположенных на любых глубинах.

Рис. 8.21. Определение эквивалентного размера дефекта

 с применением АРД – диаграммы

 

Операцию выполняют в следующей последовательности:

- дефектоскопом измеряют амплитуду A _ди эхоимпульса от несплошности (индекс д - несплошность, дефект), и расстояние r _ди (глубину залегания) до дефекта;

- вычисляют разность D _и между амплитудой A _ди сигнала от несплошности и уровнем опорного сигнала A _ои с учетом затухания:

                                 (8.14)

- вычисляют расчетную амплитуду A _др эхоимпульса от несплошности:

                                         (8.15)

- на АРД-диаграмме находят точку пересечения Д расстояния до дефекта r _ди и усиления A _др (рис. 8.21).

 

  Для дефектоскопа, аттенюатор которого градуирован в отрицательных децибелах, можно применить общую формулу:

                  (8.16-1)

Если аттенюатор дефектоскопа градуирован в положительных децибелах, та же формула имеет вид:

             (8.16-2)

 

Ближайшая кривая, проходящая около полученной точки, ука­жет приближенный эквивалентный размер несплошности. Более точно экви­валентный размер несплошности можно определить с использованием формул акустического тракта для данного ПЭП и соответствующего отра­жателя. В частности, для несплошности, расположенной в дальней зоне, можно использовать соотношение:

                                                    (8.17)

где S'_э - эквивалентная площадь несплошности по ближайшей кривой АРД-диаграммы.

k - определяют по таблице 8.2 или рассчитывают на калькуляторе в зависимости от «расстояния» D n (в дБ) точки A _др от ближайшей кривой АРД-диаграммы по линии одной и той же глубины. D n берут со знаком "+", если A _др находится выше кривой АРД-диаграммы и со знаком "-" в противном случае.

Таблица 8.2